Пневмоклассификатор для классификации зерна Российский патент 2024 года по МПК B07B7/08 

Изобретение относится к устройствам для сепарации зерна, может быть использовано в с.x., мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности, а также для сепарации сыпучих материалов в других отраслях народного хозяйства.

Известны устройства для пневматической сепарации (Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком.- М.: Машгиз, 1962. 176 с.), включающие подачу исходного зерна в каналы прямоугольного и круглого сечения, в которых разделение на фракции происходит путем взвешивания частиц. Скорость воздушного потока в этих устройствах не превышает критической скорости тяжелых частиц.

Недостатком приведенных пневматических сепараторов является:

- относительно низкое качество сепарации;

- большие габариты машин;

- сравнительно высокая энергоемкость.

Известно устройство для его пневмомепарации (п. РФ №2130816. Способ сепарации сыпучих материалов и устройство для его осуществления, кл. В07В 4/02. опубл. 27.05.1999), включающее подачу материала монослоем и разделение его плоскопараллельным воздушным потоком на две фракции в равных отношениях и подачу фракций в горизонтальную камеру сепарации поочередно и порционно с одинаковыми интервалами времени.

Недостатком данного устройства является низкое качество классификации зерна, так как процесс сепарации происходит при скоростях воздушного потока значительно меньших, чем в вертикальных каналах и в результате даже небольшой неравномерности воздушного потока по его глубине и/или ширине она существенно сказывается на траектории перемещения частиц, что приводит к снижению качества сепарации.

Известен пневматический сепаратор сыпучих материалов (п. США №кл. В07В 4/02, опубл. 08.09.1981,), включающий кольцевой канал с нижней зигзагообразной частью, загрузочное приспособление и приемники продуктов разделения, и ввод исходного материала в кольцевое загрузочное окно по периметру внутренней кольцевой стенки вертикального сепарационного канала.

Недостатком данного технического решения является низкое качество сепарации вследствие большой неравномерности кольцевого воздушного потока в верхней его части, так как нижняя часть канала выполнена зигзагообразной.

Известен зерноочиститель (европейский п. №3412139А1. Agricultural grain cleaner, кл. A01F 12/44 и кл. В07В 4/02, опубл. 12.12.2018, бюллетень 2018/50), включающий кольцевой сепарационный канал с восходящим воздушным потоком, с развитой нижней частью и верхним кольцевым каналом.

Недостатком данного зерноочистителя является низкое качество сепарации, так как процесс разделения происходит в основном на коротком участке между верхним и нижним кольцевым каналом.

Известна зерноочистительная машина (а.с. СССР №889142. Зерноочистительная машина, кл. В07В 1/62, БИ №46. опубл. 15.12.1981), состоящая из загрузочного патрубка, вертикального кольцевого сепарационного канала, ротационного конического разбрасывателя, осадочную камеру, вытяжной вентилятор и приемники продуктов разделения.

В процессе вращения ротационного конического разбрасывателя с достаточно большой угловой скоростью зерно в кольцевой сепарационный канал поступает в виде кольцевой струи, продуваемой восходящим потоком воздуха, при этом плотность зерновой струи наибольшая в периферийной зоне ротационного конического разбрасывателя, а по мере приближения к наружной стенке канала она уменьшается и имеет в этой части наименьшее значение. Вследствие чего сопротивление воздушному потоку в периферийной зоне разбрасывателя больше, чем у стенки канала, что повышает неравномерность поля скоростей в радиальном и кольцевом направлении канала. При этом скорость воздушного потока у стенок канала выше, чем в периферийной зоне разбрасывателя. По этой причине в периферийной зоне разбрасывателя не происходит эффективное выделение легких частиц, а в периферийной части стенки канала возможен вынос полноценного зерна и попадание его в приемник легких примесей, что снижает эффективность сепарации.

Известен сепаратор для разделения зерна (п. РФ №2266165. Центробежно-пневматический сепаратор для очистки зернового материала, кл. В07В 4/02, БИ №35. опубл. 20.12.2005), включающий загрузочное приспособление, вертикальный кольцевой сепарационный канал, роторный разбрасыватель, подающий исходное зерно в сепарационный канал, состоящий из концентрично расположенных нескольких конусов и приемники продуктов разделения.

Недостатком данного сепаратора является неравномерное аэродинамическое поле в кольцевом канале вследствие невозможности устойчивого разделения исходного материала между подающими вращающимися конусами.

Известно устройство для сепарации для зерноочистительных машин с кольцевыми аспирационными каналами (а.с. СССР №125440. Устройство для зерноочистительных машин с кольцевыми аспирационными каналами, кл. 45е, БИ №1. опубл. 1960), включающее вертикальный кольцевой аспирационный канал, отсасывающий патрубок, загрузочный кольцевой ковш, загрузочный патрубок и приемники продуктов разделения, при этом исходное зерно вводят в кольцевой канал боковым вводом со стороны внешней кольцевой стенки канала.

Недостатком известного решения неравномерное аэродинамическое поле по сечению канал из-за неразвитой нижней части устройства, а, следовательно, и низкое качество сепарации.

Наиболее близким к заявляемому пневмоклассификатору является сепаратор (п. РФ №2176565. Пневматический сепаратор, кл. В07В 7/08. опубл. 2001, БИ №34), включающий вертикальный кольцевой сепарационный канал, образованный внутренней и наружной цилиндрическим стенками, загрузочное окно, приемники продуктов разделения, вентилятор.

Однако данный сепаратор не позволяет осуществить классификацию зерна с требуемой точностью. Этот недостаток связан с наличием в вертикальном кольцевом сепарационном канале хаотичных завихрений воздушного потока с зерновыми частицами, которые не позволяют обеспечить равномерность вертикального воздушного потока из-за чего часть полноценного зерна попадает в отходовую легкую фракцию и выводится вместе с легкими примесями и наоборот. Кроме этого, завихрения воздушного потока повышают аэродинамическое сопротивление сепарационного канала, что приводит к увеличению энергозатрат.

Задачей изобретения является повышение точности классификации зерна.

Сущность заявляемого пневмоклассификатора состоит в том, что в известном пневмосепараторе, включающем вертикальный кольцевой сепарационный канал, образованный внутренней и наружной цилиндрическим стенками, загрузочное окно, приемники продуктов разделения, вентилятор, в кольцевом зазоре между цилиндрическими стенками радиально с ними сверху донизу установлено плоское пневматическое сопло, соединенное с нагнетательным вентилятором, а перед соплом сверху над цилиндрическими стенками выполнено загрузочное окно прямоугольной формы, сообщенное с кольцевым сепарационным каналом, а длинная сторона прямоугольника загрузочного окна сопряжена с соплом и равна радиальному кольцевому зазору, при этом верхняя часть кольцевого сепарационного канала герметически закрыта крышкой, а под нижним концом кольцевого канала концентрично с ним расположены выводные патрубки и приемники продуктов разделения.

Диаметр внутренней цилиндрической стенки больше половины диаметра внешней цилиндрической стенки, а высота цилиндрических стенок больше радиального кольцевого зазора.

Внутренняя цилиндрическая стенка выполнена с увеличивающимся радиусом от сопла по ходу кругового перемещения воздушного потока.

Установленное в кольцевом зазоре между цилиндрическими стенками радиально с ними сверху донизу плоское пневматическое сопло, соединенное с нагнетающим вентилятором, генерирует горизонтальный воздушный поток в кольцевом сепарационном канале, что позволяет использовать его для расслоения сепарируемых зерновых частиц в кольцевом пространстве.

Вследствие того, что перед соплом сверху над цилиндрическими стенками выполнено загрузочное окно прямоугольной формы, сообщенное с кольцевым сепарационным каналом исходный зерновой материал слоем прямоугольной формы, подается непосредственно перед соплом. В результате легкие частицы из подаваемого зернового слоя выносятся воздушным потоком в кольцевой канал в дальние фракции от места его ввода, а тяжелые движутся вниз в приемник тяжелых фракций.

Сопряжение длинной стороны загрузочного окна с соплом позволяет равномерным слоем подать исходный зерновой материал непосредственно перед соплом, что приводит к устойчивости процесса сепарации и повышению точности классификации.

Закрытие верхней части кольцевого канала крышкой предотвращает выход кольцевого воздушного потока через верхней конец цилиндрических стенок, что исключает вынос сепарируемого зерна за пределы пневмоклассификатора и улучшает выделение легкого компонента по периметру кольцевого канала. Воздух от сопла выводится за пределы классификатора в нижней части цилиндрических стенок через выводные патрубки вместе с зерном.

Размещение под нижним концом кольцевого канала концентрично с ним выводных патрубков и приемников продуктов разделения позволяет выводить расслоенные частицы в кольцевом канале вне его и собирать их в зависимости от их физических свойств. При этом, более тяжелые частицы попадают в приемники близкие к месту загрузки, а более легкие частицы - в отдаленные приемники.

Выбор диаметра внутренней цилиндрической стенки большим половины диаметра внешней цилиндрической стенки, позволяет получить кольцевой канал с шириной (радиальное расстояние между стенками) при которой практически исключается вихреобразование и достигается высокая точность сепарации.

Выбор высоты цилиндрических стенок большим радиального кольцевого зазора обеспечивает получение кольцевого горизонтального воздушного потока с глубиной (расстояние стенок сверху донизу) большей, чем ширина потока, т.е. условий оптимальных для пневмоклассификации зерна.

Вследствие выполнения внутренней цилиндрической стенки с увеличивающимся радиусом от сопла по ходу кругового перемещения воздушного потока создаются дополнительные условия для эффективного выделения легких примесей, так как при этом тяжелые частицы на начальном этапе будут двигаться с большей скоростью вниз, а легкие частицы, по мере удаления от места подачи, быстрее увлекаются кольцевым воздушным потоком.

В итоге, при работе предлагаемого пневмоклассификатора достигается положительный эффект, превышающий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.

На фиг.1 схематически представлен пневмоклассификатор зерна, вид сбоку; на фиг.2 то же вид сверху на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - приемники продуктов разделения, вид сверху на фиг.1; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.1 при увеличивающемся радиусе внутренней цилиндрической стенки от сопла по ходу кругового перемещения воздушного потока.

Пневмоклассификатор зерна включает вертикальный кольцевой сепарационный канал 1, образованный внутренней 2 и наружной 3 цилиндрическим стенками, загрузочное окно 4, выполненное в верхней крышке 5 канала 1 и соединенное с загрузочным бункером 6. Внизу классификатора концентрично с ним установлены приемники продуктов разделения 7. В кольцевом сепарационном канале 1 между внешней 2 и внутренней 3 цилиндрическими стенками радиально с ними сверху до низу установлено плоское пневматическое сопло 8, соединенное с патрубком 9 и нагнетательным вентилятором 10. Под нижним концом кольцевого канала 1 концентрично с ним и между приемниками продуктов разделения 7 расположены выводные патрубки 11. Пневматическое сопло 8 расположено позади загрузочного окна 4, имеющего прямоугольную форму с размерами s₁>s₂. Длинная сторона s₁ прямоугольного загрузочного окна 4 сопряжена с соплом 7 и равна радиальному кольцевому зазору "1 между внешней 2 и внутренней 3 цилиндрическими стенками канала 1.

Диаметр внутренней цилиндрической стенки 3 больше половины диаметра внешней цилиндрической стенки 2, а высота цилиндрических стенок l больше радиального кольцевого зазора Δ, т.е. l>Δ.

Опционный вариант реализации пневмоклассификатора зерна включает выполнение внутренней цилиндрической стенки 3 с радиусом r увеличивающимся от сопла по ходу кругового перемещения воздушного потока.

Пневмоклассификатор работает следующим образом. Исходное зерно из бункера 6 самотеком через загрузочное окно 4 поступает в кольцевой сепарационный канал 1 где под действием гравитационных сил и воздушного потока от плоского пневматического сопла 8 перемещается в канале 1 между внутренней стенкой 3 и внешней стенкой 4. Тяжелые частицы меньше отклоняются воздушным потоком от сопла 8, чем легкие, кроме того тяжелые частицы перемещаются в вертикальном направлении быстрее, чем легкие частицы, в результате чего происходит расслоение частиц в зависимости от их свойств в кольцевом сепарационном канале. Более тяжелые частицы движутся по траекториям не существенно отклоняющимся от вертикальных линий и попадают в приемники 7, находящиеся внизу канала 1 и недалеко от противоположного участка под загрузочным бункером 6. Более легкие частицы уносятся воздушным потоком в кольцевом канале 1 в горизонтальной плоскости и попадают в приемники 7, отдаленные от пневматического сопла 8.

В процессе пневмоклассификации зерновых материалов в кольцевом сепарационном канале достигается положительный эффект, заключающийся в повышении чистоты обрабатываемого зерна и снижении потерь полноценного зерна в неиспользуемые фракции.

Предложенный пневмоклассификатор для классификации зерна может быть использован для разделения и других сыпучих материалов, отличных от зерна, но содержащих относительно легкие и тяжелые частицы.

Предложенное изобретение относится к устройствам для сепарации зерна, может быть использовано в с.x., мукомольно-элеваторной и комбикормовой промышленности, а также для сепарации сыпучих материалов в других отраслях народного хозяйства. Пневмоклассификатор для классификации зерна включает вертикальный кольцевой сепарационный канал, образованный внутренней и внешней цилиндрическими стенками, загрузочное окно, приемники продуктов разделения, вентилятор. Пневмоклассификатор снабжен установленным в кольцевом зазоре между цилиндрическими стенками радиально с ними сверху донизу плоским пневматическим соплом, соединенным с вентилятором, выполненным нагнетательным. Загрузочное окно выполнено прямоугольной формы и расположено сверху над цилиндрическими стенками перед плоским пневматическим соплом. Длинная сторона прямоугольника загрузочного окна сопряжена с соплом и равна радиальному кольцевому зазору между внешней и внутренней цилиндрическими стенками канала. Верхняя часть кольцевого сепарационного канала герметически закрыта крышкой. Под нижним концом кольцевого канала концентрично с ним расположены выводные патрубки для подачи тяжелых и легких частиц в приемники продуктов разделения. Технический результат - повышение точности классификации зерна. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пневмоклассификатор для классификации зерна, включающий вертикальный кольцевой сепарационный канал, образованный внутренней и внешней цилиндрическими стенками, загрузочное окно, приемники продуктов разделения, вентилятор, отличающийся тем, что снабжен установленным в кольцевом зазоре между цилиндрическими стенками радиально с ними сверху донизу плоским пневматическим соплом, соединенным с вентилятором, выполненным нагнетательным, загрузочное окно выполнено прямоугольной формы и расположено сверху над цилиндрическими стенками перед плоским пневматическим соплом, причем длинная сторона прямоугольника загрузочного окна сопряжена с соплом и равна радиальному кольцевому зазору между внешней и внутренней цилиндрическими стенками канала, при этом верхняя часть кольцевого сепарационного канала герметически закрыта крышкой, а под нижним концом кольцевого канала концентрично с ним расположены выводные патрубки для подачи тяжелых и легких частиц в приемники продуктов разделения.

2. Пневмоклассификатор по п. 1, отличающийся тем, что диаметр внутренней цилиндрической стенки больше половины диаметра внешней цилиндрической стенки, а высота цилиндрических стенок больше радиального кольцевого зазора.

3. Пневмоклассификатор по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая стенка выполнена с увеличивающимся радиусом от сопла по ходу кругового перемещения воздушного потока.